Đánh giá: Markforged Mark Two – Nhà vô địch về in 3D Composite (Phần 2)
Kiểm tra độ bền mẫu in từ máy in 3D Mark Two
Máy in 3D tổng hợp còn lợi ích gì nếu nó không thể tạo ra các bộ phận có độ bền cao? Để đánh giá tác động của việc gia cố sợi liên tục của Mark Two, chúng tôi đã tiến hành thử nghiệm máy in bằng một loạt các bài kiểm tra độ bền kéo theo tiêu chuẩn ISO 527-2. Cuộc thử nghiệm được thực hiện bởi các kỹ sư của chúng tôi tại Khoa Cơ khí và Công nghệ của Đại học Rennes 1 ở Pháp.
Chúng tôi đã in 3D tổng cộng mười mẫu xương chó tổng hợp bằng cách sử dụng dây tóc Onyx, mỗi mẫu có cấu hình gia cố sợi độc đáo riêng. Sau đó, các mẫu được thử nghiệm trên máy kiểm tra độ bền kéo Lloyd LR50K có khả năng kéo lên tới 50kN:
– No Fiber: Không gia cố sợi liên tục
– CF1ISO: Năm lớp sợi carbon đẳng hướng
– CF2ISO: Mười lớp sợi carbon đẳng hướng
– CF2CON: Mười lớp sợi carbon đồng tâm
– FG1ISO: Năm lớp sợi thủy tinh đẳng hướng
– FG2ISO: Mười lớp sợi thủy tinh đẳng hướng
– HT1ISO: Năm lớp sợi thủy tinh HSHT đẳng hướng
– HT2ISO: Mười lớp sợi thủy tinh HSHT đẳng hướng
– KV1ISO: Năm lớp kevlar đẳng hướng
– KV2ISO: Mười lớp kevlar đẳng hướng
Nhìn vào kết quả, có thể thấy rõ rằng mức tăng độ bền kéo lớn nhất đến từ mười lớp gia cố bằng sợi carbon đẳng hướng (CF2ISO). Mẫu không được gia cố (Không có sợi) bị gãy khi lực tác dụng đạt 867,54N, trong khi CF2ISO bị gãy khi lực tác dụng đạt 5333,56N – cường độ tăng 6,15 lần.
Thật thú vị khi phát hiện ra rằng cùng một mẫu thử (CF2ISO) mang lại mức tăng lớn nhất về Mô đun Young (E), đây là thước đo độ cứng khi kéo. Giá trị E cao hơn tương ứng với vật liệu cứng hơn, biến dạng ít hơn dưới tải đàn hồi, trong khi giá trị E thấp hơn có nghĩa là vật liệu đàn hồi và linh hoạt hơn khi chịu tải. Mẫu không được gia cố chỉ cung cấp giá trị E là 0,131GPa, trong khi mười lớp sợi carbon đẳng hướng mang lại 3,112GPa: độ cứng cải thiện 23,8 lần.
Cuối cùng, chúng ta xem xét độ giãn dài khi đứt, đây là thước đo độ dẻo. Phép đo cho thấy mẫu vật có thể bị kéo giãn đến mức nào, tính bằng phần trăm chiều dài ban đầu của nó, trước khi nó bị gãy. Phần xương chó không được gia cố là phần dẻo nhất ở mức 15,6%, trong khi phần được gia cố bằng mười lớp sợi carbon đồng tâm (CF2CON) được chứng minh là có độ dẻo kém nhất ở mức 2,8%.
Kiểm tra in với quỹ đạo tròn
Sau đó, chúng tôi in 3D một bộ thử nghiệm quỹ đạo tròn để đánh giá khả năng lặp lại của Mark Two. Bằng cách nghiên cứu sự phân bố chuẩn của đường kính vòng tròn đồng tâm, chúng ta có thể nói rằng máy in cung cấp đủ khả năng lặp lại khi độ chính xác trung bình dưới 0,1 mm và độ lệch chuẩn dưới 0,05 mm. Các thiết bị đo của chúng tôi có độ chính xác đến ±0,015mm.
Mẫu thử in 3D quỹ đạo tròn
Hệ thống này cho thấy khả năng lặp lại khá tốt ở đây, với độ thiếu chính xác trung bình là 0,1004mm đối với trục X và 0,2082mm đối với trục Y, dẫn đến mức trung bình là 0,1543mm cho tất cả các trục. Mặc dù giá trị trung bình hơi cao nhưng độ lệch chuẩn trung bình chỉ ở mức 0,0193mm, tốt hơn nhiều so với đại đa số máy in 3D mà chúng tôi từng đánh giá.
Điều đáng lưu ý ở đây là trục X chính xác hơn đáng kể so với trục Y vì trục X được điều khiển bởi hai động cơ bước trong khi trục sau chỉ được cung cấp bởi một động cơ bước. Do đó, chúng tôi khuyên bạn nên in dọc theo trục X khi yêu cầu bộ phận liên quan đến dung sai chặt chẽ. Cũng rõ ràng là kích thước càng lớn (các vòng tròn càng lớn) thì Markforged càng kém chính xác.
Kết quả thử nghiệm quỹ đạo tròn
Dưới đây bạn sẽ tìm thấy đường cong hình chuông cho các vòng tròn tốt nhất và tệ nhất trong bài kiểm tra – Khoanh tròn một cho trục X và Vòng tròn ba cho trục Y. Trong trường hợp tốt nhất, 99,6% vòng tròn 20mm do máy in 3D này sản xuất sẽ nằm trong khoảng từ 19,95mm đến 20,01mm. Trong trường hợp xấu nhất, 99,6% vòng tròn 100mm do máy in 3D này chế tạo sẽ nằm trong khoảng từ 99,67mm đến 99,78mm.
Thử nghiệm ứng dụng trong thực tế
Chúng tôi đã kết thúc thử nghiệm của mình với ba bộ ứng dụng trong thế giới thực mà người dùng Markforged thông thường có thể in 3D hàng ngày. Bộ đầu tiên bao gồm bốn bản dựng, mỗi bản được chế tạo bằng Onyx được gia cố bằng sợi carbon: cần phanh xe máy, hàm dành cho máy kiểm tra độ bền kéo, phích cắm và vây cho ván lướt sóng và một bánh răng.
Sức mạnh tuyệt đối của vây ván lướt sóng cũng rất đáng chú ý, vì chúng sẽ phải chịu được áp lực cao nếu thực sự được tích hợp vào ván lướt sóng. Chúng tôi đã thử và thử nhưng thậm chí còn không thể cắt được chúng, đây là minh chứng cho những cải tiến về hiệu suất nhờ việc gia cố bằng sợi liên tục. Tương tự như vậy, thiết bị in 3D đã cực kỳ thành công và chắc chắn có thể được sử dụng như một phần của tổ hợp động rộng hơn.
Bộ phận tiếp theo được in bằng Onyx được gia cố bằng sợi Kevlar: vỏ mang nhãn hiệu Markforged và vỏ iPhone. Thường được sử dụng trong áo chống đạn bảo vệ, Kevlar là một cách tuyệt vời để làm cho một bộ phận có khả năng chống va đập tốt hơn.
Cuối cùng, chúng tôi in 3D một khuôn ép phun sử dụng Onyx được gia cố bằng sợi HSHT. Mặc dù không bền hoặc cứng như sợi carbon nhưng HSHT có thể tạo ra một bộ phận chịu được cả nhiệt độ thấp và cao. Vì vậy, nó phù hợp nhất cho các bộ phận được sử dụng trong điều kiện khắc nghiệt như khuôn mẫu và nồi hấp.
Thử nghiệm in 3D vật liệu Onyx HSHT
Thử nghiệm in cuối cùng của chúng tôi yêu cầu một chiến lược gia cố hoàn toàn khác so với các bộ phận còn lại. Mục đích không phải là làm cho khuôn cứng hơn mà cứng hơn để ít biến dạng hơn dưới nhiệt độ cao. Do đó, chúng tôi đã tích hợp các sợi HSHT ở chế độ đồng tâm thay vì chế độ đẳng hướng, điều này giúp có thể gia cố tất cả các đường viền dễ bị biến dạng do nhiệt nhất. Không quá khi nói rằng khuôn đã trở nên hoàn hảo – một sự hoàn thiện chắc chắn cho Markforged.
Kết luận
Markforged đã làm được điều gì đó rất đặc biệt với Mark Two. Máy in 3D có mọi thứ bạn có thể yêu cầu ở một hệ thống máy tính để bàn tổng hợp, với bộ linh kiện cơ khí được thiết kế tốt, hiệu suất tuyệt vời và tính thẩm mỹ duyên dáng.
Để bổ sung cho phần cứng, Markforged đã chế tạo bộ cắt Eiger sao cho dễ tiếp cận nhất có thể, bất kể mức độ trải nghiệm của người dùng. Chương trình được thiết kế cẩn thận để giúp quy trình in 3D tổng hợp không bị căng thẳng, đảm bảo người dùng có thể chuyển từ thiết kế sang sản xuất mà không bị cuốn vào các chi tiết kỹ thuật. Cách thực sự duy nhất mà Eiger có thể được cải thiện là nếu người dùng được cung cấp tùy chọn truy cập đầy đủ các tham số in, vì điều này có thể hữu ích trong một số trường hợp đặc biệt.
Về mặt hiệu suất in, Mark Two hoàn toàn tỏa sáng. Mặc dù độ chính xác đã giảm ở các bộ phận lớn hơn, nhưng chúng tôi không thường xuyên gặp một máy in 3D không thất bại trong một thử nghiệm in nào của chúng tôi, nhưng chiếc máy này đã vượt qua mọi thử nghiệm một cách xuất sắc. Điều này bao gồm mô hình đo điểm chuẩn của chúng tôi và nhiều thử nghiệm ứng dụng thực tế. Chất lượng bề mặt nói chung là đáng chú ý và các sợi gia cố liên tục thực sự mang lại hiệu quả mạnh mẽ khi nói đến hiệu suất cơ học, như đã được chứng minh qua kết quả độ bền kéo.
Cuối cùng, hệ thống Markforged đã chứng tỏ mình là đối thủ hàng đầu trong lĩnh vực vật liệu tổng hợp. Đây là sự lựa chọn tuyệt vời cho những ai đang tìm kiếm một phương pháp đáng tin cậy để in các bộ phận được gia cố bằng sợi liên tục.
Thông số kỹ thuật
| Xây dựng khối lượng | 320x152x154mm |
| Kích thước | 584x330x335mm |
| Cân nặng | 16kg |
| Nhiệt độ vòi phun tối đa | 300°C |
| Máy đùn | Hai |
| Màn hình cảm ứng | 4″ |
| Độ phân giải Z | 100 – 200 micron |
Và nếu bạn đang tìm kiếm một giải pháp sản xuất bồi đắp phù hợp với doanh nghiệp của mình? Liên hệ ngay để nhận tư vấn và demo miễn phí từ AIE.
